(57)【要約】【課題】ｐＨ調整用の酸やアルカリを添加することなく炭酸カルシウムの析出速度を抑制でき、かつ活性汚泥中の微生物への影響や汚泥の沈降速度への影響が小さい活性汚泥の処理方法が求められていた。【解決手段】原水を曝気槽に導入して活性汚泥処理する方法において、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルであることを特徴とする活性汚泥処理方法であり、具体的には、原水を曝気槽に導入して活性汚泥処理する方法において、希釈水として工水と海水を用い、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルとなるように工水と海水を曝気槽に流入させることを特徴とする活性汚泥処理方法であり、曝気槽内が、好気性であることが好ましく、更には曝気槽出口のｐＨが７．２以上であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を曝気槽に導入して活性汚泥処理する方法において、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルであることを特徴とする活性汚泥処理方法。
【請求項２】
希釈水として工水と海水を用い、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルとなるように工水と海水を曝気槽に流入させる請求項１に記載の活性汚泥処理法方。
【請求項３】
曝気槽内が、好気性である請求項１又は２に記載の活性汚泥処理法方。
【請求項４】
曝気槽出口のｐＨが７．２以上である請求項１〜３のいずれかに記載の活性汚泥処理方法。
【請求項５】
原水がコークス炉排水である請求項１〜４のいずれかに記載の活性汚泥処理法方。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は活性汚泥処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉から排出されるコークスス炉ガスの凝縮水等は、排水処理設備に流入させ、活性汚泥によって無害化している。通常、活性汚泥曝気槽内へ凝縮水等を流入させる際、汚泥への負荷軽減のために、希釈水を用いて希釈を行っているが、希釈水は主に海水を用いている（特開平９−２９０２９２号公報等）ため、この海水に含まれるＣａイオンが原水中に存在する炭酸イオン及び活性汚泥が有機物分解の際に排出する炭酸イオンと反応して炭酸カルシウムが析出する。
【０００３】
析出した炭酸カルシウムは曝気槽内に堆積し、曝気槽の有効容積を低減させてしまう。また、析出した炭酸カルシウムは散気装置のエアーノズルを目詰まりさせる原因にもなっている。更に曝気槽の後段工程の終末処理設備である脱色設備では、砂ろ過塔のろ材や吸着塔内の活性炭の固着を引き起こしている。
そこで、炭酸カルシウムの析出を防止するために、酸添加によるｐＨ調整が行われている（特開２０００−３２５９８１号公報）が、コークス炉排水等は一般にアルカリ度が高いため、多量の酸を添加する必要があった。また更には、酸添加による活性汚泥中の微生物への影響が懸念される。
希釈水を工水にすることも考えられるが、沈殿槽での汚泥の沈降速度低下が懸念される。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９０２９２号公報  段落番号［００３５］等
【特許文献２】特開２０００−３２５９８１号公報  段落番号［００１１］等
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ｐＨ調整用の酸やアルカリを添加することなく炭酸カルシウムの析出速度を抑制でき、かつ活性汚泥中の微生物への影響や汚泥の沈降速度への影響が小さい活性汚泥の処理方法が求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、炭酸カルシウムの析出速度がカルシウム濃度に依存性が大きいことを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明の要旨は、下記（１）〜（５）に存する。
（１）  原水を曝気槽に導入して活性汚泥処理する方法において、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルであることを特徴とする活性汚泥処理方法。
【０００７】
（２）  希釈水として工水と海水を用い、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルとなるように工水と海水を曝気槽に流入させる上記（１）に記載の活性汚泥処理法方。
（３）  曝気槽内が、好気性である上記（１）又は（２）に記載の活性汚泥処理法方。
【０００８】
（４）  曝気槽出口のｐＨが７．２以上である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の活性汚泥処理方法。
（５）  原水がコークス炉排水である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の活性汚泥処理法方。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の活性汚泥処理方法は、原水を曝気槽に導入して活性汚泥処理する方法において、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルであることを特徴とする。曝気槽中のカルシウム濃度が低すぎると汚泥沈降速度が低下し、高すぎると炭酸カルシウムの析出量が増加する。好ましくは１２５ｍｇ／リットル以上、１５５ｍｇ／リットル以下である。
【００１０】
本発明において原水とは、活性汚泥処理にて処理する物質を含有している水であり、具体的には一般下水、有機物を含有する廃水、コークス炉で発生する安水、及びこれにプラントで発生する廃水等が含まれる。コークスプラントから発生する原水には、コークス原料の石炭に由来するＮＨ４ＳＣＮ等の活性汚泥への被毒物質や、フェノール類等のＣＯＤ成分が含まれていおり、カルシウム濃度は２ｍｇ／リットル程度である。
【００１１】
本発明において工水とは、河川水等から得る工業用水であり、一般的にはカルシウム塩類やマグネシウム塩が溶解している。カルシウム濃度は０〜２０ｍｇ／リットルの工水を用いることが好ましい。カルシウム濃度が高すぎると、本発明の効果が発現しないので好ましくない。
曝気槽中のカルシウム濃度を１１０〜１７０ｍｇ／リットルとする手段としては、イオン交換やキレート法でＣａを除去する、または工水にＣａを添加するか、あるいはカルシウムを高濃度に含む水や廃水等が挙げられ、また、簡易に濃度を調整できる観点から、原水の希釈水として工水と海水を用いている系で、工水と海水を、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜  １７０ｍｇ／リットルとなるように曝気槽に流入させる方法が挙げられる。
【００１２】
希釈水として工水と海水を用い、工水と海水を、曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜  １７０ｍｇ／リットルとなるように曝気槽に流入させる方法について具体的に説明する。
曝気槽内のカルシウム濃度は、原水と原水中に含まれる被毒物質を希釈するための海水及び工水の各カルシウム濃度の加重平均から求める。まず、原水中及び工水中に含まれるカルシウム濃度を測定する（海水中のカルシウム濃度は３９５ｍｇ／リットルである）。カルシウム濃度の測定方法としては、滴定法、原子吸光法、イオンクロマト分析法等が挙げられる。原水中のカルシウム濃度をＡｍｇ／リットル、工水中のカルシウム濃度をＢｍｇ／リットル、海水中のカルシウム濃度をＣｍｇ／リットル、曝気槽へ流入させる原水量をＤｍ３／ｈ、原水の希釈倍率をＸ倍とすると、工水流入量をＥｍ３／ｈ、海水流入量をＦｍ３／ｈ、曝気槽中のカルシウム濃度Ｇｍｇ／リットル（１１０≦Ｇ≦１７０）とすると、曝気槽への各々の流入量は下記の通りとなる。
【００１３】
【式１】
原水と希釈工水及び希釈海水の総量  ＝  Ｘ＊Ｄ  ｍ３／ｈ  ＝  Ｄ＋Ｅ＋Ｆ  ・・・（１）
ここで、曝気槽中のカルシウムを濃度Ｇｍｇ／リットルとすると、Ｇの濃度は下記式で表される。
【００１４】
【式２】
Ｇ  ＝  （Ａ＊Ｄ＋Ｂ＊Ｅ＋Ｃ＊Ｆ）／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）    ・・・（２）
上記式（１）及び式（２）より、
【００１５】
【式３】
Ｅ  ＝  Ｄ＊（Ｇ＊Ｘ−Ａ−Ｃ＊Ｘ＋Ｃ）／（Ｂ−Ｃ）    ・・・（３）
【００１６】
【式４】
Ｆ  ＝  Ｄ＊（Ｇ＊Ｘ−Ａ−Ｂ＊Ｘ＋Ｂ）／（Ｃ−Ｂ）    ・・・（４）
となる。原水中のカルシウム濃度Ａ、工水中のカルシウム濃度Ｂ、海水中のカルシウム濃度Ｃ、曝気槽へ流入させる原水量Ｄ、原水の希釈倍率Ｘは任意に決まるので、曝気槽中のカルシウム濃度Ｇを１１０〜１７０ｍｇ／リットルの中から設定すると、上記式（３）及び（４）より、工水流入量Ｅｍ３／ｈ及び海水流入量をＦｍ３／ｈが決定できる。
【００１７】
より具体的に説明すると、原水中のカルシウム濃度を２ｍｇ／リットル、工水中のカルシウム濃度を８ｍｇ／リットルとし、海水中のカルシウム濃度を３９５ｍｇ／リットル、曝気槽へ流入させる原水量を１３０ｍ３／ｈ、原水の希釈倍率を３．３とし、曝気槽中のカルシウム濃度Ｇを１５０ｍｇ／リットルと設定すると、上記式（３）及び（４）より、工水の曝気槽への流量は１４０ｍ３／ｈ、海水の曝気槽への流量は１５９ｍ３／ｈとすればよい。
【００１８】
本発明は、コークス炉から排出させる廃水（凝縮水）のように、活性汚泥に対する被毒性物質が多く含まれており、これを希釈するために海水や水を用いる必要のある原水の場合に特に効果的である。
本発明における活性汚泥処理方法としては、例えば図１に示すように、  ６．曝気槽、７．沈殿槽を配置した構成からなる。該構成からなる本発明の活性汚泥処理方法では、原水は、曝気槽１で活性汚泥により生物処理されたあと、沈殿槽７で固液分離され分離水は処理水として系外へ排出される。分離汚泥は返送汚泥として６．曝気槽へ返送され、分離汚泥の一部は余剰汚泥として系外へ抜き出される。
【００１９】
活性汚泥の生物処理には、例えば原水がコークス炉から排出された廃水である場合は、フェノール、ＳＣＮ、ＮＨ４等を含むコークス炉廃水で培養（馴致）した菌を用いる。菌種としてはチオシアン資化菌、亜硝酸菌等が存在する。また、コークス廃水以外では、その原廃水流入下で培養した菌を用いればよい。
一般に、コークス炉から排出される原水やその他の廃水で、活性汚泥法により生物学的処理技術を用いる排水処理設備では、廃水中に含まれるアンモニア、シアン、ＣＯＤ成分等、活性汚泥中の菌体に高負荷あるいは処理を妨げる成分を含むので、曝気槽へ流入させる際、負荷軽減のため希釈水により希釈を行う。原水の希釈に用いる希釈水と原水の比率（容量比）は、通常、希釈水／原水で１／１〜４／１の範囲で運用される。希釈水には、海水、工水、河川水などの水を用い、これらを１種類あるいは２種類以上を混合している。希釈水に海水と工水を用いている場合には、一般に希釈水中の海水／工水の比率（容量比）は、５／１〜０．５／１のように任意の範囲で用いる。
【００２０】
曝気槽内の温度は、３０〜３５℃であることが好ましい。温度が低すぎたり高すぎたりすると、活性汚泥中の菌の活性度が低下し、原水中に含まれるＣＯＤ成分やＳＣＮの分解性に影響が及ぶことが懸念される。曝気槽内の温度を３０〜３５℃にする方法としては、原水、海水、工水の各温度を調節する方法や、曝気槽中に冷却あるいはヒーター等の温調装置を設置すること等が挙げられる。
【００２１】
曝気槽内においては、活性汚泥中の菌が有機物を分解してＣＯ２を発生させる。このＣＯ２が液中で反応し、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の炭酸源となる。この他、原水中にＣＯ２を有する廃液についても同様に有効な手段である。曝気槽内は、嫌気性でも好気性でもよいが、菌の特性から、好気性の方が好ましい場合が多い。
【００２２】
曝気槽に硫酸等の酸を添加して曝気槽内のｐＨ調整を行う場合い、曝気槽出口のｐＨを７．１以下にすれば、炭酸カルシウムの結晶は十分に析出しない。このため曝気槽出口のｐＨが７．２以上である場合に本発明は特に有効な手段である。
【００２３】
【実施例】
以下本発明を実施例によりより詳細に説明する。
実施例１
図１の設備からなる活性汚泥設備において、ベンチスケールの実験装置（１９２Ｌ）を用いて、コークス炉排水を活性汚泥処理で、希釈水に海水及び工水を用い、希釈水中の海水比率を変えて、曝気槽内のカルシウム濃度を調整した場合の汚泥中の炭酸カルシウム（Ａｓｈ）に与える影響を確認した。また、希釈水中の海水比率を変更することによる炭酸カルシウム（Ａｓｈ）の析出量の増減による汚泥沈降性への影響を確認した。
【００２４】
＜運転条件＞
原水流量：４．０Ｌ／ｈ
海水流量：１．０〜７．０Ｌ／ｈ
工水流量：１．０〜７．０Ｌ／ｈ
希釈倍率：３倍
ＭＬＶＳＳ：５０００〜７０００ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：９．０〜９．５
温度：３３〜３５℃
返送汚泥量：１２Ｌ／ｈ
＜実験方法＞
実験に使用する１．原水には、コークス原料の石炭に由来するＮＨ４、ＳＣＮ等や、フェノール類等のＣＯＤ成分が含まれる実液を採取して用いた。（原水のカルシウム濃度は２ｍｇ／リットル）と希釈水である２．海水（カルシウム濃度３９５ｍｇ／リットル）及び３．工水（カルシウム濃度８ｍｇ／リットル）を６．曝気槽に流入させ、４．エアー曝気による好気性条件の下、活性汚泥処理を行った。原水の希釈倍率を３．０倍に固定し、希釈水中の海水比率を変化させることで曝気槽内のカルシウム濃度を調整した。
【００２５】
＜曝気槽内カルシウム濃度の調整＞（原水と希釈水比率）
希釈水中の海水比率を１０％〜９０％の範囲で段階的に海水と工水の比率を変え、各々の海水比率における曝気槽内の汚泥に含まれる炭酸カルシウム濃度（Ａｓｈ比率）及び汚泥沈降性を測定するための沈降テストを実施した。
＜結果＞
実験の結果を図３に示す。図３からわかるように、曝気槽内の汚泥が含有する炭酸カルシウム量（Ａｓｈ）はカルシウム源である海水比率が高いほど多く、海水比率が低くなるに従って少なくなる。よって、炭酸カルシウムの析出量を抑制するには、希釈水中の海水比率をできるだけ低くすれば良い。一方、汚泥沈降性（ＳＶ６０）については、希釈水中の海水比率が４０％以下では、炭酸カルシウムの析出量低減にともなって沈降性が低下することがわかる。この結果から、曝気槽内の炭酸カルシウムの析出を抑制でき、かつ汚泥の沈降性に影響しない程度の炭酸カルシウム量を維持できる運転条件として、希釈水中の海水比率が４０％〜６０％、即ち曝気槽中のカルシウム濃度が１１０〜１７０ｍｇ／リットルより好ましくは希釈水中の海水比率が４５％〜５５％即ち曝気槽中のカルシウム濃度が１２５〜１５５ｍｇ／リットルであることが確認できた。
【００２６】
試験例
ビーカーテストにおいてカルシウム濃度と炭酸カルシウムの析出速度の関係を求めるための実験をおこなった。
＜実験条件と装置＞
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＜実験方法＞
炭酸源としてＣＯ３２−を含むコークス炉から排出される安水を原水として約６７０ミリリットル用い、これとカルシウム源としてカルシウム３９５ｍｇ／リットルを含む希釈用海水、及び希釈用工水（カルシウム濃度８ｍｇ／リットル）とを密閉容器に入れ、スターラーで連続攪拌しながら、任意の時間毎にサンプル溶液中のカルシウム濃度を測定し、下記に示す３種類の海水：工水比率での経時変化を求めた。
【００２７】
今回の実験に用いたサンプルのカルシウム濃度は、原水の希釈倍率を３．０にし、希釈水中の海水比率を変化させることで調整した。
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＜結果＞
実験の結果を図２に示す。図２から、炭酸カルシウムの析出速度は、排水中のカルシウム濃度の影響を大きく受け、カルシウム濃度が高いほど析出速度が速く、カルシウム濃度が低くなるに従って析出速度が低下することが確認できた。
【００２８】
【発明の効果】
ｐＨ調整用の酸やアルカリを添加することなく炭酸カルシウムの析出速度を抑制でき、かつ活性汚泥中の微生物への影響や汚泥の沈降速度への影響が小さい活性汚泥の処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性汚泥処理法方の構成を示す図である。
【図２】実施例１の結果を示す図である。
【図３】実施例２の結果を示す図である。
【符号の説明】
１  原水
２  海水
３  工水
４  エアー
５  処理水
６  曝気槽
７  沈殿槽
８  返送汚泥
９  余剰汚泥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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